摘 要

变速器在汽车传动系统里的扮演着极其重要的角色，其性能也直接影响了整车的性能。以全新哈弗H6车型为研究对象，设计了一款三轴式6 1挡手动变速箱。根据参考车型基本参数，对变速器的结构方案、总体尺寸、挡数及各挡传动比、各齿轮参数、轴和轴承、同步器进行设计计算，并分析校核了齿轮、轴和轴承。利用面向对象的变速器工程分析软件Romax Designer 14.5建立三维模型。对各挡位工况进行仿真运行，分析了齿轮的接触应力和弯曲应力、轴的受力、轴承的受力及寿命。将分析结果与设计计算过程结合进行优化。设计过程和思路对手动变速箱的开发提供了参考。

关键词：手动变速器，设计计算，Romax，建模，仿真分析

Abstract

Gearbox plays an extremely important role in the automotive transmission system, and the performance of the gearbox directly affects the performance of the vehicle. Taking the New Hover H6 vehicle as the research object, a three-axle manual gearbox with 6 1 shift is designed. According to the basic parameters of the reference model, the structural scheme, the overall size, the number of gear and the gear ratio, the gear parameters, the shaft and the bearings and the synchronizer are designed and calculated, and the analysis and checking of the gear, shaft and bearing are carried out. The 3D model is built by using object oriented transmission engineering analysis software Romax Designer 14.5. Simulation of each gear is carried out, and the contact stress and bending stress, axial force, bearing force and life of the gear are analyzed. The analysis results are combined with the design calculation process to optimize. The design process and ideas provide a reference for the development of mechanical transmission.

Key words: manual gearbox, design calculation, Romax, modeling, simulation analysis

目 录

第一章 绪论 1

1.1研究的目的和意义 1

1.2变速器的分类 2

1.3研究内容 2

第二章 手动变速器的设计与计算 4

2.1变速器结构方案的确定 4

2.1.1概述 4

2.1.2变速器的总体结构方案 4

2.1.3倒挡的形式及布置方案 5

2.1.4齿轮型式 5

2.1.5换挡的结构型式 5

2.1.6轴承型式 6

2.2变速器总体尺寸和参数的确定 6

2.2.1挡数及各挡传动比 6

2.2.2中心距 10

2.2.3变速器的轴向尺寸 10

2.3变速器齿轮零件的设计计算 11

2.3.1齿轮参数的确定 11

2.3.2确定各挡齿轮的齿数 15

2.3.3圆柱齿轮强度的校核计算 25

2.4变速器轴、轴承及其他零部件的设计计算 27

2.4.1轴的设计 27

2.4.2轴承的选择与计算 29

2.5同步器设计 30

2.5.1同步器工作原理 30

2.5.2同步器结构型式和特点 31

2.5.3主要参数的确定 31

第三章 利用Romax Designer初步建模 34

3.1软件简介 34

3.2建模过程 34

3.2.1轴的建模 34

3.2.2齿轮建模 35

2.3同步器的建模 36

3.2.4其它各部件的建模 37

3.2.5建立装配图 38

第四章 基于Romax Designer的仿真分析 41

4.1齿轮的分析校核 41

4.2轴的分析校核 48

4.3轴承的分析校核 59

第五章 总结 63

参考文献 64

致谢 65

第一章 绪论

1.1研究的目的和意义

在中国，SUV的销量已连续多年大幅攀升，据中汽协统计2017年中国SUV产销1028.70万辆和1025.27万辆，同比增长12.39%和13.32%^[1]，产销量占了中国汽车市场的半壁江山，产销增长速度在各类乘用车中一枝独秀。在SUV中，以哈弗H6、长安CS75、吉利博越等车型为代表的紧凑型SUV最受中国家庭喜爱。变速器性能的优劣在很大程度上影响着整车的性能，性能优良的变速器会提高整车动力性能并且改善燃油经济性能，使操纵更加轻便并且提高可靠性，使传动更加平稳，提高传动效率。因此设计一种既能满足动力性要求又能保证整车具有良好燃油经济性的紧凑型SUV变速器很有必要。

当前，我国在开发液力自动变速器、机械式自动变速器、无级变速器和双离合变速器上都取得了一些进展，各方面研发蓬勃发展。研发的趋势都是向着自动变速器的方向发展。尽管无级变速器和双离合变速器发展蓬勃，但是目前还是无法改变液力自动变速器这种传统自动变速器的主要地位。我国装备自动变速器的自动挡汽车基本上都是搭载的AT变速器，这种传统的自动变速器市场需求非常大，所以我国应当加大对多挡AT的研发力度。液力自动变速器是当前自动变速器发展的一个重要方向。

目前，在世界范围内自动变速器早已成为主流产品，自动变速器在北美洲汽车市场里占有率超90%，在日本和欧洲的乘用车市场上的占有率分别在80%和50%以上。而在中国，自动挡汽车约占10%。虽然我国自动变速器市场近年来增长率都在20%以上^[2]，但是由于研发起步较晚，技术研发基础依旧薄弱，自动变速器仍然主要依赖进口，当前还是手动变速器在变速器市场上占有率最高。

虽然自动变速器已经得到了广泛的应用、AMT的应用也日渐增多、DCT也已研制成功、CVT也在一定范围内得到了应用，但机械式变速器是AMT和DCT的基础，由于其效率高、燃油经济性好、结构紧凑、质量小、成本低、易于维护等优点而表现出的优秀的综合性能将使其继续得到广泛应用。手动变速器市场发展趋势是：市场占有率肯定会下降，但是因为它成本低和油耗低等优势和高端细分市场仍然连年增长，手动机械式变速器的年产量将会继续保持略微增长，其绝对数量依旧庞大。此外，在产业政策的引导下，手动机械式变速器将会利用先进技术的开发与引用，发展高性能和高品质。